对准、重叠、配置标记、制造图案形成装置和图案化标记的方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年7月15日提交的欧洲申请19186248.1和2019年7月18日提交的欧洲申请19186925.4的优先权，这些欧洲申请通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本公开涉及一种在例如通过光刻技术进行的器件的制造中可使用的标记、重叠目标、以及相关联的对准和确定重叠误差的方法。


背景技术：

4.光刻设备是一种被构造为将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(ic)的制造中。光刻设备可以例如在图案形成装置(例如，掩模)处将图案(通常也称为“设计布局”或“设计”)投影到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。
5.为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。所述辐射的波长决定了可以在衬底上形成的特征的最小大小。当前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备相比，使用波长在4-20nm范围内(例如，6.7nm或13.5nm)的极紫外(euv)辐射的光刻设备可以用于在衬底上形成更小的特征。
6.低k1光刻术可以用于处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的特征。在这样的过程中，分辨率公式可以表示为cd＝k1
×
λ/na，其中λ是所采用的辐射波长，na是光刻设备中的投影光学器件的数值孔径，cd是“临界尺寸”(通常所印制的最小特征大小，但在这种情况下为半节距)，并且k1是经验分辨率因子。通常，k1越小，就越难以在衬底上再现与电路设计者为实现特定电气功能和性能而规划的形状和尺寸类似的图案。为了克服这些困难，可以将复杂的微调步骤应用于光刻投影设备和/或设计布局。这些微调步骤包括例如但不限于na的优化、定制的照射方案、相移图案形成装置的使用、设计布局的各种优化(诸如设计布局中的光学邻近效应校正(opc，有时也称为“光学和过程校正”))、或通常定义为“分辨率增强技术”(ret)的其它方法。替代地，可以使用用于控制光刻设备的稳定性的严格控制回路来改善低k1下的图案的再现。
7.在衬底上准确放置图案是减小电路部件和可以通过光刻来生产的其它产品的大小的主要挑战。特别是，准确测量衬底上已经铺设的特征的挑战是在叠加时能够足够准确地对准连续特征层以生产具有高产量的作业器件的关键步骤。通常，在当今的亚微米半导体器件中，所谓的重叠所述在几十纳米内实现，在最关键的层中可以低至几纳米。
8.在光刻过程中，经常期望对所创建的结构进行测量，例如用于过程控制和验证。用于进行此类测量的各种工具是已知的，包括经常用于测量临界尺寸(cd)的扫描电子显微镜，以及用于测量重叠、器件中的两个层的对准准确度的专用工具。最近，已经开发出用于光刻领域的各种形式的散射仪。这些装置将电磁辐射束引导到目标上，并且测量散射后的
电磁辐射的一个或更多个性质(例如，作为波长的函数的单个反射角的强度；作为反射角的函数的一个或更多个波长的强度；或作为反射角的函数的偏振)，以获得衍射“光谱”，从中可以确定目标的感兴趣的性质。
9.常规的二元相位光栅标记依赖于来自线的顶部和空间的底部的衍射光之间的干涉。光的衍射高度依赖于光栅深度。由对准传感器来检测+和
–
衍射阶之间的干涉以确定对准位置。对于没有任何不对称性的理想标记，对准位置偏差(apd)理论上应当为0。然而，由于例如蚀刻、化学机械抛光(cmp)、沉积等过程中的缺陷，标记可能以许多不同的方式变形。典型的标记变形可以被简化并分类为三种主要的不对称类型，包括地板倾斜(ft)、侧壁角(swa)和顶部倾斜(tt)。由于过程的原因，标记深度也可能与名义值不同。当所印制的标记中出现这些不对称中的一个或更多个时，这将导致对准误差，即apd。由于相位光栅的干涉特性，不对称性对apd的影响也在很大程度上依赖于标记深度。
10.用于测量重叠误差的重叠目标也会遇到相同的变形问题。这可能导致所测量的重叠误差不准确。
11.国际专利公开号wo2019081091a1(其全部内容以引用方式并入本文)描述了这些问题并且公开了包括谐振振幅标记的技术方案。在平面衬底上形成标记，所述标记包括周期性结构，所述周期性结构被配置为散射入射到对准标记的表面平面上的辐射，所述表面平面平行于衬底的平面，所述散射主要是由于平行于表面平面的周期性结构中的谐振模式的激发而造成的。这种方法的问题在于它仅限于基于振谐的设计规则。


技术实现要素：

12.期望具有在宽设计规则容限内对由过程引起的变形所导致的标记不对称性较不敏感的标记(通常为对准标记和重叠目标)。还期望提供以下方法：对准、重叠测量、配置在所述对准和重叠测量中使用的标记、制造包括所述较不敏感的标记的图案形成装置，以及将所述较不敏感的标记提供到平面衬底。还期望具有被配置为执行对准和重叠测量的方法的量测系统，以及包括所述量测系统的工具，诸如光刻设备或独立的量测工具。
13.根据本发明的第一方面，提供了一种对准方法，所述方法包括以下步骤：提供形成在平面衬底上或平面衬底中的对准标记，所述标记包括周期性结构，其中所述周期性结构具有重复的单位单元，所述重复的单位单元沿周期性方向被划分为相邻的第一部分和第二部分，第一部分具有沿周期性方向的第一长度和第一有效折射率，第二部分具有沿周期性方向的第二长度和第二有效折射率，所述第二部分在其光路范围内的所述第二有效折射率低于第一有效折射率；利用具有预定波长的辐射照射对准标记，其中对准标记的各部分的有效折射率和长度被配置为提供：a)单位单元在周期性方向上的、等于预定波长的整数倍的光路长度，以及b)第二部分在周期性方向上的、为预定波长的0.35倍至0.45倍的光路长度或光程，使得散射主要是由于周期性结构中的波导模式的激发而发生的；检测由照射产生的、由对准标记散射的辐射；以及使用所检测的辐射确定对准标记的位置。
14.根据本发明的第二方面，提供了一种对准方法，所述方法包括以下步骤：提供形成在平面衬底上或平面衬底中的对准标记，所述标记包括周期性结构，其中所述周期性结构具有重复的单位单元，所述重复的单位单元沿周期性方向被划分为相邻的第一部分和第二部分，第一部分具有沿周期性方向的第一长度和第一有效折射率，第二部分具有沿周期性
方向的第二长度和第二有效折射率，所述第二部分在其光路范围内的所述第二有效折射率低于第一有效折射率；利用包括预定波长的宽带辐射来照射对准标记，其中对准标记的各部分的有效折射率和长度被配置为提供：a)单位单元在周期性方向上的、等于预定波长的整数倍的光路长度，以及b)第二部分在周期性方向上的、为预定波长的0.35倍至0.45倍的光路长度，使得预定波长的散射主要是由于周期性结构中的波导模式的激发而发生的；对由照射产生的、由对准标记散射的辐射进行过滤，以选择周期性结构中的、与平行于表面平面的波导模式的激发相对应的波长；检测过滤后的辐射；以及使用所检测的辐射确定对准标记的位置。
15.根据本发明的第三方面，提供了一种重叠测量方法，所述方法包括：提供形成在平面衬底上或平面衬底中的重叠标记，所述重叠标记包括与上部标记叠置的下部标记，上部标记具有与下部标记相同的节距，下部标记包括周期性结构，其中所述周期性结构具有重复的单位单元，所述重复的单位单元沿周期性方向被划分为相邻的第一部分和第二部分，第一部分具有沿周期性方向的第一长度和第一有效折射率，第二部分具有沿周期性方向的第二长度和第二有效折射率，所述第二部分在其光路范围内的所述第二有效折射率低于第一有效折射率；利用具有预定波长的辐射来照射重叠标记，其中下部标记的各部分的有效折射率和长度被配置为提供：a)单位单元在周期性方向上的、等于预定波长的整数倍的光路长度，以及b)第二部分在周期性方向上的、在预定波长的0.35倍至0.45倍的范围内的光路长度，使得散射主要是由于周期性结构中的波导模式的激发而发生的；检测由照射产生的、由重叠标记散射的辐射；以及使用所检测的辐射确定重叠标记的位置处的重叠。
16.根据本发明的第四方面，提供了一种在平面衬底上或平面衬底中配置标记的方法，所述平面衬底具有周期性结构，所述周期性结构被配置为在受到在平面衬底上进行的对准或重叠测量时散射入射到标记上的辐射，所述方法包括：获得入射到标记上的辐射的波长；和基于周期性结构的、当被处于所述波长的入射辐射照射时平行于平面衬底的表面平面的波导模式的激发来配置周期性结构。
17.根据本发明的第五方面，提供了一种用于制造图案形成装置的方法，所述图案形成装置用于向平面衬底提供包括周期性结构的标记，所述方法包括：获得在受到对准或重叠测量时用于照射平面衬底的辐射的波长；配置周期性结构，使得所述周期性结构在被提供到平面衬底时：a)在受到对准或重叠测量时散射入射辐射；并且b)将处于所述波长的入射辐射耦合到周期性结构的、平行于衬底的表面平面的波导模式；以及在图案形成装置的制造过程期间，向图案形成装置提供配置后的标记。
18.根据本发明的第六方面，提供了一种向平面衬底提供标记的方法，所述标记具有周期性结构，所述周期性结构被配置在受到对准或重叠测量时散射入射到标记上的辐射，所述方法包括：获得根据本发明的第五方面的方法制造的图案形成装置；获得平面衬底；以及在光刻过程中使用图案形成装置和平面衬底来向平面衬底提供标记。
19.根据本发明的第七方面，提供了一种量测系统，所述量测系统被配置为执行根据本发明的第一方面至第三方面中的任一方面的方法。
20.根据本发明的第八方面，提供了一种光刻设备或量测工具，所述光刻设备或量测工具包括根据本发明的第七方面的量测系统。
附图说明
21.现在将仅通过示例的方式，参考所附的示意图来描述本发明的实施例，其中：
[0022]-图1描绘了光刻设备的示意性概述图；
[0023]-图2描绘了常规相位光栅的衍射；
[0024]-图3描绘了振幅光栅的衍射；
[0025]-图4描绘了处于振谐状态的光栅；
[0026]-图5描绘了谐振振幅标记(ram)；
[0027]-图6描绘了根据本发明的实施例的引导模式标记(gmm)；
[0028]-图7描绘了四个不同临界尺寸中的每个的单个沟槽的场分布；
[0029]-图8描绘了针对图7中示出的四个不同临界尺寸中的每个，在存在1nm地板倾角不对称性的情况下，作为对准标记深度的函数的晶片质量(wq)和对准位置偏差(apd)；
[0030]-图9是根据本发明的实施例的对准的方法的流程图；以及
[0031]-图10是根据本发明的实施例的重叠误差测量的方法的流程图。
具体实施方式
[0032]
图1示意性地描绘了光刻设备la。光刻设备la包括：照射系统(也称为照射器)il，所述照射系统被配置为调节辐射束b(例如，uv辐射、duv辐射或euv辐射)；支撑结构(例如，掩模台)t，所述支撑结构被构造为支撑图案形成装置(例如，掩模)ma并且连接到第一定位器pm，第一定位器pm被配置为根据特定参数准确地定位图案形成装置ma；衬底台(例如，晶片台)wt，所述衬底台被构造为保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)w并且连接到第二定位器pw，第二定位器pw被配置为根据特定参数准确地定位衬底；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)ps，所述投影系统被配置为将通过图案形成装置ma赋予辐射束b的图案投影到衬底w的目标部分c(例如，包括一个或更多个管芯)上。
[0033]
在操作中，照射器il例如经由束传输系统bd接收来自辐射源so的辐射束。照射系统il可以包括用于引导、整形和/或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其它类型的光学部件，或其任何组合。照射器il可以用于调节辐射束b以使其在图案形成装置ma的平面处在其横截面中具有期望的空间和角度强度分布。
[0034]
本文中使用的术语“投影系统”ps应被广义地解释为涵盖包括以下各种类型的投影系统：折射型、反射型、反射折射型、变形型、磁性型、电磁型和/或静电型光学系统，或者其任何组合，如对于所使用的曝光辐射和/或其它因素(诸如浸没液体的使用或真空的使用)所适用的。本文中对术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更上位的术语“投影系统”ps同义。
[0035]
光刻设备可以是如下这样的类型：其中衬底的至少一部分可以被具有相对较高折射率的液体(例如，水)覆盖，以填充投影系统与衬底之间的空间，这也称为浸没式光刻。关于浸没技术的更多信息在美国专利号6,952,253和pct公开号wo99-49504中给出，这些专利通过引用并入本文。
[0036]
光刻设备la也可以是具有两个(双平台)或更多个衬底台wt和例如两个或更多个支撑结构t(未示出)的类型。在这样的“多平台”机器中，可以并行地使用附加的台/结构，或
者可以在一个或更多个台上执行准备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于将图案形成装置ma的设计布局曝光到衬底w上。
[0037]
在操作中，辐射束b入射到图案形成装置(例如，掩模ma)上，所述图案形成装置被保持在支撑结构(例如，掩模台t)上，并且由图案形成装置ma图案化。在横穿掩模ma之后，辐射束b穿过投影系统ps，所述投影系统ps将束聚焦到衬底w的目标部分c上。借助于第二定位器pw和位置传感器if(例如，干涉仪装置、线性编码器、2d编码器或电容式传感器)，可以准确地移动衬底台wt，例如，以便在辐射束b的路径中定位不同目标部分c。类似地，第一定位器pm和可能的另一位置传感器(在图1中未明确地描绘)可以用于相对于辐射束b的路径准确地定位掩模ma。可以使用掩模对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2来对准掩模ma和衬底w。尽管所图示的衬底对准标记占据专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(这些称为划线对准标记)。
[0038]
本发明的实施例提供了一种被制作为二元光栅的新颖标记。提供了对不对称性不敏感的标记设计的通用架构。还提供了对深度变化不敏感的标记设计的通用架构。新颖标记设计仅需要单一波长，以减轻由过程引发的标记不对称性的影响。此外，对准信号强度(晶片质量wq)可以简单地通过调整标记的节距来进行调谐。由于所述标记对由过程引发的标记不对称性不敏感，因此所述标记简化了参考晶片的制造，从而为晶片间误差校正提供了“黄金”参考晶片。
[0039]
实施例提供了一种新颖的二元标记设计，其在宽设计规则容限内对大多数类型的不对称性(ft、swa)不敏感。所述二元标记设计对深度变化不敏感，因此对导致任何不对称性(ft、swa、tt)的过程波动都不敏感。
[0040]
在考虑新颖的标记之前，将描述常规的相位光栅(图2)，并且将结合wo2019081091a1中公开的标记来描述振幅光栅的原理(图3)和产生谐振的原理(图4)。
[0041]
图2描绘了常规的相位光栅的衍射。将波长为λ的辐射200照射在平面衬底212上形成的周期性结构210，在这个示例中，平面衬底212是以截面方式示出的光栅。脊部210之间的间隙形成向下延伸到衬底212的、深度为d的沟槽。该(d)是标记深度。分别在光栅210的顶部和底部处反射的散射辐射204、206之间的干涉有助于针对最优厚度d来产生散射辐射202。因此，经由反射波的相位的调制而发生衍射。光栅引入了波前的周期性调制。
[0042]
图3描绘了振幅光栅的衍射。波长为λ的辐射300照射所述光栅310。由反射膜中具有周期性孔的光栅所衍射的辐射302仅依赖于周期λ。反射膜等同于一组点源304。与相位光栅相反的是，衍射经由反射波的振幅的调制而不是相位的调制而发生。与相位光栅相同的是，振幅光栅引入了波前的周期性调制。
[0043]
图4描绘了处于谐振状态的光栅。波长为λ的辐射400照射所述光栅510。入射辐射400谐振地激发为光栅平面中的反向传播波408。光栅本身引入了所需的动量。
[0044]
图5描绘了根据wo2019081091a1的公开内容的谐振振幅标记(ram)。在平面衬底512上形成标记。所述标记具有周期性结构，所述周期性结构被配置为散射入射500到对准标记的表面平面506上的波长为λ的辐射502。表面平面506平行于衬底的平面。散射主要是由于周期性结构中的在平行于表面平面中的谐振模式508的激发而造成的。
[0045]
周期性结构具有重复的单位单元，其沿周期性方向(在图5的横截面中为从左到右)被划分成相邻的第一部分510和第二部分504。
[0046]
第一部分510具有沿周期性方向的第一长度(l
l
)和第一有效折射率(ns)。第二部分504具有沿周期性方向的第二长度(l2)和第二有效折射率(nd)，其中所述第二部分在其光路范围内的所述第二有效折射率(nd)低于第一有效折射率。
[0047]
各部分的有效折射率(ns，nd)和长度(l1，l2)被配置为提供单位单元在周期性方向上的光路长度(nsl1+ndl2)，其等于辐射的光谱中存在或呈现的波长的整数倍(mλ)。
[0048]
可以预先确定入射辐射的波长，使得它与谐振设计规则相匹配。替代地，可以将宽带辐射入射到标识上，并且之后可以调谐对准传感器频率滤波器以选择谐振模式波长。
[0049]
各部分的有效折射率(ns，nd)和长度(l1，l2)还被配置为提供第二部分在周期性方向上的光路长度(ndl2)，其等于辐射光谱中呈现的波长的整数倍的一半(kλ/2)。这些是将辐射波长与光栅材料边界条件相匹配以支持振谐的条件。
[0050]
在这个示例中，第二部分在周期性方向上的光路长度(ndl2)等于辐射的光谱中呈现的波长的一半(λ/2)，因此在第二部分504中仅存在谐振模式的一个波腹，即k＝1。当k》1时，存在奇数个波腹，但偶数个波腹相互抵消，仅留下对散射做出贡献的一个波腹，但是效率降低。
[0051]
在诸如晶片w之类的平面衬底上形成标记，如图1中的p1和p2所描绘的。
[0052]
由标记所衍射的辐射不包含关于标记轮廓的信息，而仅包含关于晶片上的标记位置的信息。标记可以被称为谐振振幅标记(ram)。选择所述术语是为了强调这种ram相对于基于相位光栅的传统对准标记(如参考图2所描述的)的不同工作原理。“标记”和“光栅”可以互换地使用。光栅可以是一维(1-d)光栅，如参考图5的示例所描述的，但本发明不限于1-d光栅。本发明可以应用于2-d光栅，2-d光栅在配置为支持振谐的两个周期性方向上具有有效折射率和长度。
[0053]
在这种标记设计中，来自对准传感器的辐射在光栅平面中激发两个反向传播波。这两个波形成所谓的“驻波”，即光栅平面中的谐振模式。如参考图4所描述的，这两个反向传播波没有传播贯穿标记深度，而是停留在标记表面，因此不受标记深度的影响。
[0054]
这种谐振模式有效地将光泄漏到光栅级，如任何其它类型的标记，并且可以以与常规标记非常相同的方式被捕获，因此不需要新的传感器设计。事实上，传感器将无法辨别光是来自ram还是常规标记，其优点在于，因为谐振模式位于光栅平面中，所以来自ram的光不包含关于标记轮廓的信息，而是仅包含关于标记位置的信息。实际上，在光栅级中衍射的光(所述光的辐射性质不依赖于标记深度)来自以周期性方式定位在光栅表面上的点源的情况下，所述标记表现为振幅标记。这类似于在反射型不透明薄膜中开口的周期性狭缝的情况，如参考图3所描述的。
[0055]
通过适当的设计，这使得标记对堆叠在其下方的层的存在不那么敏感，并且所述标记还可以用作重叠目标(参见wo2019081091a的图17)或在标记堆叠中使用(参见w02019081091a的图16)。
[0056]
对于ram的配置，期望有效地耦合到谐振模式并且将所述模式有效地泄漏在传感器平面中。
[0057]
这些是通过使用以下的设计规则来提供的：
[0058]
光栅单位单元的光路等于波长的整数倍：
[0059]ns
l1+ndl2＝mλ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0060]
并且低折射率材料(空间)的光路等于波长的一半：
[0061]
ndl2＝kλ/2,
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0062]
其中l1+l2＝λ(节距)并且k为整数，优选地，k＝1。根据这两个简单的设计规则，可以根据传感器规格(数值孔径，na)，针对特定颜色使用不同的节距。因此，对于固定的波长λ，所述标记节距λ的增加将导致较大的占空比。
[0063]
在本发明的实施例中，衍射类似地主要发生在光栅顶部界面处，并且从光栅底部界面衍射的光很少。图6将导向模式标记(gmm)描述为用于定义名义设计规则的一维光子晶体。
[0064]
参考图6，空气中的沿x方向的k向量为
[0065][0066]
硅中的沿x方向的k向量为
[0067][0068]
1d光子晶体的周期为
[0069]
d＝d1+d2。
[0070]
1d光子晶体的色散关系为
[0071][0072]
利用k
x
＝0以及来求解本征模式
[0073]
我们得到名义设计规则：
[0074][0075][0076]
接下来，我们改变命名法以匹配方程式(1)和(2)的命名法。
[0077]
在具有较低有效折射率的部分(例如，空气)中：
[0078]
将d2变为l2，并且将n2变为nd。
[0079]
在具有较高有效折射率的部分(例如，si)中：
[0080]
将d1变为l1，并且将n1变为ns。
[0081]
因此，将与λ与λ(斜体)等同，并且将m与m(斜体)等同，
[0082]
将以及
[0083]
变为
[0084]
以及
[0085]
因此，
[0086][0087]
这是与方程式(2)相同的设计规则。
[0088]
此外，
[0089][0090]
将加入到两侧：
[0091][0092][0093]ns
l
l
+ndl2＝mλ；m＝1，2，3
…
[0094]
这是与方程式(1)相同的设计规则。因此，波导理论架构得到了与wo2019081091a1中公开的谐振模式方法(方程式(1)和(2))相同的名义设计规则(方程式(3)和(4))。然而，使用波导理论表明，这种标记的设计规则不再局限于基于振谐的名义设计规则。
[0095]
图6描绘了根据本发明的实施例的引导模式标记(gmm)。在平面衬底612上形成标记。所述标记具有周期性结构，所述周期性结构被配置为散射入射600到对准标记上的波长为λ的辐射602。散射主要是由于入射辐射耦合到周期性结构中的波导模式而造成的。
[0096]
周期性结构具有重复的单位单元，所述单位单元沿周期性方向(在图6的横截面中为x方向；从左到右)被划分成相邻的第一部分610和第二部分604。
[0097]
第一部分610具有沿周期性方向的第一长度(d
l
)和第一有效折射率(n
l
)。第二部分604具有沿周期性方向的第二长度(d2)和第二有效折射率(n2)，其中所述第二部分在其光路范围内的所述第二有效折射率(n2)低于第一有效折射率。
[0098]
各部分的有效折射率(n
l
，n2)和长度(d
l
，d2)被配置为提供单位单元在周期性方向上的光路长度(n1d1+n1d1)，其等于辐射光谱中呈现的波长的整数倍(mλ)。
[0099]
可以预先确定入射辐射的波长，使得其与波导理论设计规则相匹配。替代地，可以将宽带辐射入射到标记上，并且之后可以调谐对准传感器频率滤波器，以选择与期望的波导模式相关联的波长。
[0100]
各部分的有效折射率(n
l
，n2)和长度(d
l
，d2)还被配置为提供第二部分在周期性方向上的光路长度(n2d2)，其优选地等于辐射的光谱中呈现的波长的0.30倍至0.49倍(更优选为0.35倍至0.45倍)。这些是使辐射波长与光栅材料边界条件相匹配从而支持波导模式的产生的条件。
[0101]
在诸如晶片w之类的平面衬底上形成标记，如图1中的p1和p2所描绘的。
[0102]
由标记所衍射的辐射不包含关于标记轮廓的信息，而仅包含关于晶片上的标记位
置的信息。所述标记可以被称为导向模式标记(gmm)。选择所述术语是为了强调这种gmm相对于基于相位光栅的传统对准标记(如参考图2所描述的)以及参考图5所描述的ram的不同工作原理。“标记”和“光栅”可以互换地使用。光栅可以是一维(1-d)光栅，如参考图6的示例所描述的，但本发明不限于1-d光栅。本发明可以应用于2-d光栅，2-d光栅在配置为支持振谐的两个周期性方向上具有有效折射率和长度。
[0103]
通过适当的设计，这使得标记对堆叠在其下方的层的存在不那么敏感，并且所述标记还可以用作重叠目标(参见wo2019081091a的图17)或在标记堆叠中使用(参见w02019081091a的图16)。
[0104]
一旦满足名义设计规则，光将被主要耦合到所述波导模式，所述波导模式主要被限制在硅脊部内并且在硅脊部内传播，并且通过沟槽与所述硅脊部相邻的硅脊部渐逝耦合(参见图7中的cd＝0.5*λ的场分布，其中cd是空气沟槽的宽度)。因此，ft将对apd产生最小影响。swa仅在不切实际的大标记深度的情况下才略微影响引导模式。tt位于光栅顶部界面，这将影响光耦合到波导模式中，主要表现为一般偏移。由于在所有三种类型的不对称性中，衍射主要发生在光栅顶部界面，因此与传统标记类型相比，由不对称性导致的apd对标记深度的依赖性较小。
[0105]
然而，令人惊讶的是，使用波导理论架构，对于cd＝0.4*λ的情况，我们在模拟中也观察到较小的apd。我们从场分布中可以看到，光仍然可以耦合到波导模式，但不如cd＝0.5*λ的情况。这表明不需要确切地满足wo2019081091a1中公开的并且由方程式(1)至(4)表示的设计规则。在这种情况下，很小部分的光会在沟槽中传播，但是具有小有效模式指数。由于小有效模式指数，因此几何不对称性将引入较少的相位不对称性。小有效模式指数效应导致了小apd。
[0106]
也有助于ft的小apd的另一个效应是小cd效应。在此标记类型中，占空比(空间：基线)小于50％。因此，相同程度的标记不对称性将导致标记的重心的较小偏移。这种效应适用于s偏振和p偏振两者。
[0107]
图7描绘了针对四个不同临界尺寸(cd)中的每个的单个沟槽的场分布，其中cd是空气沟槽的宽度。
“‑”
表示电场的负值。“+”代表电场的正值。在沟槽的两侧和下方，黑色图案表示硅中的交替的负电场值和正电场值。
[0108]
图8描绘了针对图7中示出的四个不同临界尺寸中的每个，在存在1nm地板倾角不对称性的情况下，作为对准标记深度d(从0.2λ～2λ)的函数的晶片质量(wq)和对准位置偏差(apd)。wq是对准信号强度。
[0109]
可以从图8中获得下表的结果。
[0110]
[0111]
该表示出了在cd的一宽容限内，标记对标记深度不敏感，因为(对于从0.2λ至2λ的标记深度范围)在典型的ft值为1nm的情况下，这对cd＝0.5λ和cd＝0.4λ两种情况导致较小的模拟apd变化。
[0112]
图9是根据本发明的实施例的对准的方法的流程图。对准的方法具有以下步骤。
[0113]
902(mrk)：提供形成在平面衬底上的对准标记。
[0114]
904(ill)：利用预定波长的辐射来照射对准标记。
[0115]
906(det)：检测由照射引起的、由对准标记散射的辐射。
[0116]
908(apd)：使用所检测的辐射来确定对准标记的位置(apd)。
[0117]
对准标记具有被配置为散射入射到对准标记上的辐射的周期性结构。散射主要是由于将入射辐射耦合到周期性结构中的波导模式而造成的。
[0118]
图10是根据本发明的实施例的重叠误差测量的方法的流程图。确定重叠误差的方法具有以下步骤。
[0119]
1002(tgt)：提供形成在平面衬底上的重叠目标。重叠目标具有与上部标记重叠的下部标记，所述上部标记具有与下部标记相同的节距。下部标记具有配置为散射入射到下部标记的表面平面上的辐射的周期性结构。表面平面平行于衬底平面。散射主要是由于入射辐射耦合到波导模式而造成的。上部标记具有这样的周期性结构：所述周期性结构被配置为散射预定波长的辐射，但散射不是主要由于入射辐射耦合到所述上部标记的周期性结构中的波导模式而造成的。
[0120]
1004(ill)：利用预定波长的辐射来照射重叠目标。
[0121]
1006(det)：检测由照射引起的、由重叠目标散射的辐射。
[0122]
1008(ov)：使用所检测的辐射来确定上部标记与下部标记之间的重叠误差ov。
[0123]
参考图9和图10，周期性结构具有重复的单位单元，所述重复的单位单元沿周期性方向被划分成相邻的第一部分和第二部分。第一部分具有沿周期性方向的第一长度和第一有效折射率。第二部分具有沿周期性方向的第二长度和第二有效折射率，其中所述第二部分在其光路范围内的所述第二有效折射率低于第一有效折射率。各部分的有效折射率和长度被配置为提供单位单元在周期性方向上的光路长度，所述光路长度等于辐射光谱中呈现的波长的整数倍。各部分的有效折射率和长度被配置为提供第二部分在周期性方向上的光路长度，所述光路长度优选地等于光谱中呈现的波长的0.30倍至0.49倍(更优选地为0.35倍至0.45倍)。
[0124]
与wo2019081091a1的公开相比，本发明的实施例在较宽的设计规则容限内具有若干优点。
[0125]
对准和重叠测量方法不太复杂；对于对准目的，仅需要单一波长，因为对于gmm，在较宽容限内，wq和apd不会作为标记深度的函数而变化。
[0126]
对准和重叠测量方法更准确；在过程引发的不对称性情况下，特别是ft情况下，对于gmm，所获得的apd非常小；对于ft＝1nm的典型值，在较宽容限内，apd为小于0.5埃。
[0127]
在较宽容限内，对准和重叠测量方法更快，尤其是在一次仅可以提供一种颜色的可调谐光源的情况下。
[0128]
标记和目标可以被用于针对晶片间误差校正的黄金参考晶片，因为在较宽容限内，它们对不对称不敏感。
[0129]
在铜双镶嵌型结构中存在改进；在gmm标记下方的层的存在对信号的影响有限，因此允许在较宽容限内实现更稳定的apd或ov读出。
[0130]
与参考wo2019081091a1的图17所描述的类似，gmm可以用作重叠目标的底部光栅，以在较宽容限内减少影响重叠读出信号的在标记下方的层的效应。
[0131]
此外，本发明的实施例在较宽容限内与较小标记兼容。
[0132]
实施例提供了在ft＝1nm情况下的亚埃级apd。
[0133]
实施例针对实际标记深度范围[0.1-1λ]，在swa＝1度的情况下，提供了的亚纳米级apd。
[0134]
实施例对标记深度不敏感，(例如，对于ft，具有～0.08nm的apd变化，并且对于swa，具有～0.4nm的apd变化)，因此有利于光刻处理工具的较高蚀刻/抛光/沉积公差。
[0135]
另外的实施例提供了配置在对准和/或重叠测量中使用的标记的方法，例如应用于设计标记的过程的方法。标记的设计/配置旨在当由具有特定波长辐射照射时获得期望的波导模式的激发。在第一步骤中，通过使用适于提供所述标记的设计的计算机程序和计算机系统来配置标记，使得标记遵循与期望的波导模式的激发相关联的设计规则。在第二步骤中，制造图案形成装置，所述图案形成装置包括与所述设计规则兼容的至少一个标记。在第三步骤中，通过使用任何合适的光刻过程，通过将由制造获得的图案形成装置曝光至平面衬底，向(平面)衬底提供标记。通常，然后将图案形成装置装载到光刻设备中，平面衬底被设置有光敏层(抗蚀剂涂层)并且随后被装载到光刻设备中。在将图案形成装置曝光至所涂覆的平面衬底并且对抗蚀剂进行显影之后，将标记提供至衬底。随后，可以应用蚀刻过程，以将标记图案蚀刻到平面衬底材料中。
[0136]
此外，量测系统可以被配置为执行如图9和图10中描绘的对准和/或重叠测量的方法。量测系统可以是光刻设备或量测工具(诸如，集成的或独立的散射仪工具)内的对准或重叠测量系统。量测系统被配置为提供适于激发与提供到平面衬底的标记相关联的波导模式的波长的辐射。
[0137]
在以下编号方面的列表中公开了其它实施例：
[0138]
1.一种对标记执行对准或重叠测量的方法，所述标记包括周期性结构，所述标记形成在平面衬底上或平面衬底中，所述方法包括：
[0139]
利用具有预定波长的辐射来照射标记；
[0140]
检测由照射产生的、由标记散射的辐射；以及
[0141]
使用所检测的辐射来确定位置或重叠值，
[0142]
其特征在于，预定波长和周期性结构被配置为通过周期性结构中的与平面衬底的表面平面平行的波导模式的激发来提供辐射的散射。
[0143]
2.根据方面1所述的方法，其中所述周期性结构具有重复的单位单元，所述重复的单位单元沿周期性方向被划分为相邻的第一部分和第二部分，其中：
[0144]
第一部分具有沿周期性方向的第一长度和第一有效折射率；
[0145]
第二部分具有沿周期性方向的第二长度和第二有效折射率，所述第二部分在其光路范围内的所述第二有效折射率低于第一有效折射率；
[0146]
单位单元在周期性方向上的光路长度等于或接近于预定波长的整数倍；并且
[0147]
第二部分在周期性方向上的光路长度在预定波长的0.35倍至0.45倍的范围内。
[0148]
3.根据方面1或2所述的方法，其中检测包括：a)对由标记散射的辐射进行过滤，以仅选择波长接近于或等于预定波长的散射辐射；以及b)检测过滤后的辐射。
[0149]
4.根据前述任一方面所述的方法，其中标记是重叠标记的下部标记，重叠标记由与上部标记叠置的下部标记组成，上部标记具有与下部标记相同的节距。
[0150]
5.一种对准方法，所述方法包括以下步骤：
[0151]
提供形成在平面衬底上或平面衬底中的对准标记，所述标记包括周期性结构，其中所述周期性结构具有重复的单位单元，所述重复的单位单元沿周期性方向被划分为相邻的第一部分和第二部分，第一部分具有沿周期性方向的第一长度和第一有效折射率，第二部分具有沿周期性方向的第二长度和第二有效折射率，所述第二部分在其光路范围内的所述第二有效折射率低于第一有效折射率，以及
[0152]
利用具有预定波长的辐射来照射对准标记，其中对准标记的各部分的有效折射率和长度被配置为提供：a)单位单元在周期性方向上的、等于预定波长的整数倍的光路长度，以及b)第二部分在周期性方向上的、为预定波长的0.35倍至0.45倍的光路长度，使得散射主要是由于周期性结构中的波导模式的激发而发生的；
[0153]
检测由照射产生的、由对准标记散射的辐射；以及
[0154]
使用所检测的辐射确定对准标记的位置。
[0155]
6.一种对准方法，所述方法包括以下步骤：
[0156]
提供形成在平面衬底上或平面衬底中的对准标记，所述标记包括周期性结构，其中所述周期性结构具有重复的单位单元，所述重复的单位单元沿周期性方向被划分为相邻的第一部分和第二部分，第一部分具有沿周期性方向的第一长度和第一有效折射率，第二部分具有沿周期性方向的第二长度和第二有效折射率，所述第二部分在其光路范围内的所述第二有效折射率低于第一有效折射率；
[0157]
利用包括预定波长的宽带辐射来照射对准标记，其中对准标记的各部分的有效折射率和长度被配置为提供：a)单位单元在周期性方向上的、等于预定波长的整数倍的光路长度，以及b)第二部分在周期性方向上的、为预定波长的0.35倍至0.45倍的光路长度，使得预定波长的散射主要是由于周期性结构中的波导模式的激发而发生的；
[0158]
对由照射产生的、由对准标记散射的辐射进行过滤，以选择周期性结构中的、与平行于表面平面的波导模式的激发相对应的波长；
[0159]
检测过滤后的辐射；以及
[0160]
使用所检测的辐射来确定对准标记的位置。
[0161]
7.一种重叠测量方法，所述方法包括：
[0162]
提供形成在平面衬底上或平面衬底中的重叠标记，所述重叠标记包括与上部标记叠置的下部标记，上部标记具有与下部标记相同的节距，下部标记包括周期性结构，其中所述周期性结构具有重复的单位单元，所述重复的单位单元沿周期性方向被划分为相邻的第一部分和第二部分，第一部分具有沿周期性方向的第一长度和第一有效折射率，第二部分具有沿周期性方向的第二长度和第二有效折射率，所述第二部分在其光路范围内的所述第二有效折射率低于第一有效折射率；
[0163]
利用具有预定波长的辐射照射重叠标记，其中下部标记的部分的有效折射率和长度被配置为提供：a)单位单元在周期性方向上的、等于预定波长的整数倍的光路长度，以及
b)第二部分在周期性方向上的、在预定波长的0.35倍至0.45倍的范围内的光路长度，使得散射主要是由于周期性结构中的波导模式的激发而发生的；
[0164]
检测由照射产生的、由重叠标记散射的辐射；以及
[0165]
使用所检测的辐射来确定重叠标记的位置处的重叠。
[0166]
8.一种在平面衬底上或平面衬底中配置标记的方法，所述平面衬底具有周期性结构，所述周期性结构被配置为在受到在平面衬底上进行的对准或重叠测量时散射入射到标记上的辐射，所述方法包括：
[0167]
获得入射到标记上的辐射的波长；以及
[0168]
基于将入射辐射耦合到周期性结构的、平行于平面衬底的表面平面的波导模式的发生来配置周期性结构。
[0169]
9.根据方面8所述的方法，其中：
[0170]
周期性结构具有重复的单位单元，所述重复的单位单元沿周期性方向被划分为相邻的第一部分和第二部分，其中第一部分具有沿周期性方向的第一长度和第一有效折射率，并且第二部分具有沿周期性方向的第二长度和第二有效折射率，所述第二部分在其光路范围内的所述第二有效折射率低于第一有效折射率；并且
[0171]
周期性结构的配置基于以下布置：a)单位单元在周期性方向上的光路长度等于波长的整数倍，以及b)第二部分在周期性方向上的光路长度在波长的0.30倍至0.45倍的范围内。
[0172]
10.一种用于制造图案形成装置的方法，所述图案形成装置用于向平面衬底提供包括周期性结构的标记，所述方法包括：
[0173]
获得在受到对准或重叠测量时用于照射平面衬底的辐射的波长；
[0174]
配置周期性结构，使得所述周期性结构在被提供到平面衬底时：
[0175]
a)在受到对准或重叠测量时散射入射辐射；并且
[0176]
b)将处于所述波长的入射辐射耦合到周期性结构的、平行于衬底的表面平面的波导模式；以及
[0177]
在图案形成装置的制造过程期间，向图案形成装置提供配置后的标记。
[0178]
11.一种向平面衬底提供具有周期性结构的标记的方法，所述周期性结构被配置为在受到对准或重叠测量时散射入射到标记上的辐射，所述方法包括：
[0179]
获得根据方面10所述的方法制造的图案形成装置；
[0180]
获得平面衬底；以及
[0181]
在光刻过程中使用图案形成装置和平面衬底，以向平面衬底提供标记。
[0182]
12.一种量测系统，所述量测系统被配置为执行根据方面1至7中任一项所述的方法。
[0183]
13.一种光刻设备或量测工具，所述光刻设备或量测工具包括根据方面12所述的量测系统。
[0184]
14.一种计算机程序，所述计算机程序包括用于执行根据方面1至11中任一项所述的方法的指令。
[0185]
15.一种计算机系统，所述计算机系统被配置为执行根据方面14所述的计算机程序。
[0186]
16.一种形成于平面衬底上的标记，所述标记包括周期性结构，所述周期性结构被配置为散射入射到对准标记上的辐射，散射主要是由于将入射辐射耦合到所述周期性结构中的波导模式而导致的，其中所述周期性结构具有重复的单位单元，所述重复的单位单元沿周期性方向被划分为相邻的第一部分和第二部分，
[0187]-第一部分具有沿周期性方向和第一有效折射率的第一长度，
[0188]-第二部分具有沿周期性方向的第二长度和第二有效折射率，所述第二部分在其光路范围内的所述第二有效折射率低于第一有效折射率，
[0189]
其中，各部分的有效折射率和长度被配置为提供：
[0190]
1)单位单元在周期性方向上的等于呈现于辐射的光谱中的波长的整数倍的光路长度，以及
[0191]
2)第二部分在周期性方向上的为呈现于辐射的光谱中的波长的0.30倍至0.49倍的光路长度。
[0192]
17.根据方面16所述的标记，其中各部分的有效折射率和长度被配置为提供：第二部分在周期性方向上的、为呈现于辐射的光谱中的波长的0.35倍至0.45倍的光路长度。
[0193]
18.一种衬底，所述衬底包括根据方面16或方面17所述的标记。
[0194]
19.一种重叠目标，所述重叠目标包括根据方面16或方面17所述的下部标记，下部标记与上部标记叠置，上部标记具有与下部标记相同的节距，并且下部标记包括周期性结构，所述周期性结构被配置为散射辐射，散射不是主要由入射辐射耦合到其周期性结构中的波导模式而导致的。
[0195]
20.一种衬底，所述衬底包括根据方面19所述的重叠目标。
[0196]
21.一种对准方法，所述对准方法包括以下步骤：
[0197]-根据方面16或方面17所述的标记，提供形成在平面衬底上的对准标记；
[0198]-利用辐射来照射对准标记；
[0199]-检测由照射产生的、由对准标记散射的辐射；以及
[0200]-使用所检测的辐射来确定对准标记的位置。
[0201]
22.一种确定重叠误差的方法，所述方法包括以下步骤：
[0202]-提供形成在平面衬底上的重叠目标，所述重叠目标包括与上部标记叠置的下部标记，上部标记具有与下部标记相同的节距，
[0203]
其中：
[0204]-下部标记包括根据方面16或方面17所述的标记；并且
[0205]-上部标记包括周期性结构，所述周期性结构被配置为散射辐射，但散射不是主要由于入射辐射耦合到其周期性结构中的波导模式而导致的；
[0206]-利用辐射来照射重叠目标；
[0207]-检测由照射引起的、由重叠目标散射的辐射；以及
[0208]-使用所检测的辐射来确定上部标记和下部标记之间的重叠误差。
[0209]
尽管在本文中可以具体参考光刻设备在ic的制造中的使用，但是应当理解，本文中描述的光刻设备可以具有其它应用，诸如在制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(lcd)、薄膜磁头等中的衬底处理。技术人员将理解，在此类替代应用的情境下，本文中对术语“晶片”或“场”/“管芯”的任何使用可以被视为分
别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。在曝光之前或之后，可以在例如轨道或涂覆显影系统(通常将抗蚀剂层施加到衬底上并显影曝光后的抗蚀剂的工具)、量测工具和/或检查工具中处理本文中提及的衬底。在适用的情况下，本文中的公开内容可以应用于此类和其它衬底处理工具。此外，衬底可以被处理不止一次，例如以创建多层ic，因此本文中使用的术语衬底也可以指已经包含多个处理后的层的衬底。
[0210]
虽然上面已经具体参考了本发明的实施例在光学光刻的情境下的使用，但是应当理解，本发明可以用于其它应用，例如压印光刻，并且在情境允许的情况下，不限于光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的形貌限定了在衬底上创建的图案。可以将图案形成装置的形貌压入到提供给衬底的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来固化衬底上的抗蚀剂。在抗蚀剂被固化后，将图案形成装置移出抗蚀剂，从而在抗蚀剂中留下图案。
[0211]
本文中使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(uv)辐射(例如，具有或约365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(euv)辐射(例如，具有5nm-20nm的范围内的波长)，以及粒子束，诸如离子束或电子束。
[0212]
在情境允许的情况下，术语“透镜”可以指各种类型的光学部件中的任何一种或组合，包括折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型光学部件。
[0213]
虽然上文已经描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，可以以不同于所描述的方式来实践本发明。例如，本发明可以采用包含一个或更多个描述上述方法的机器可读指令序列的计算机程序，或这种计算机程序存储在其中的数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。
[0214]
以上描述旨在是说明性的，而非限制性的。因此，对于本领域技术人员将明白，可以在不脱离以下随附的权利要求书的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。另外，应当理解的是，在本文中的任一实施例中示出或描述的结构特征或方法步骤也可以在其它实施例中使用。